คอรันดัมขาว (α-alumina) มีการใช้งานที่หลากหลายในด้านเซรามิกฟังก์ชัน เนื่องจากมีจุดหลอมเหลวสูง ความแข็งสูง ความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยม และคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์ทิศทางการใช้งานเฉพาะและข้อดีของคอรันดัมขาว:
1. เซรามิกอิเล็กทรอนิกส์
วัสดุรองรับและวัสดุบรรจุภัณฑ์
คอรันดัมขาวใช้ในการผลิตวัสดุรองรับเซรามิก (เช่น เซรามิก Al₂O₃ ที่มีปริมาณ Al₂O₃ 96% ถึง 99.6%) สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความถี่สูง (เช่น LED และอุปกรณ์ไมโครเวฟ) เนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูง (ประมาณ 30 W/m·K) และการสูญเสียไดอิเล็กตริกต่ำ จึงเหมาะสำหรับการส่งสัญญาณความถี่สูง
ส่วนประกอบฉนวน
สวิตช์แรงดันสูง วงแหวนฉนวนหลอดสุญญากาศ ฯลฯ ใช้ความต้านทานสูง (>10¹⁴ Ω·cm) และความต้านทานอาร์ก
ข้อดี: ความบริสุทธิ์สูง (ปริมาณ Na₂O <0.1%) หลีกเลี่ยงการลดประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่เกิดจากสิ่งเจือปน
2. เซรามิกที่ทนทานต่อ
การสึกหรอ ซีลเชิงกลและตลับลูกปืน
ความแข็ง (HV~2200) และความทนทานต่อการสึกหรอของเซรามิกคอรันดัมสีขาวทำให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ปั๊มเคมีและตลับลูกปืนความเร็วสูง และมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าวัสดุโลหะ 5~10 เท่า
การเคลือบป้องกันการสึกหรอ
ผงคอรันดัมสีขาวถูกนำไปใช้กับพื้นผิวโลหะโดยการพ่นพลาสม่าเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ
ข้อดี: ทนทานต่อการกัดกร่อน (ทนกรดและด่าง) ดีกว่าซิลิกอนคาร์ไบด์และซิลิกอนไนไตรด์
3. ท่อป้องกันเทอร์โมคัปเปิลเซรามิกทนอุณหภูมิสูง และซับในเตาเผา
คอรันดัมสีขาวสามารถทนอุณหภูมิได้ 1,800℃ เป็นเวลานาน (2,000℃ เป็นเวลาสั้นๆ) และใช้สำหรับป้องกันองค์ประกอบวัดอุณหภูมิเตาเผาที่ทนอุณหภูมิสูงหรือซับในเตาเผาแบบเผาผนึก
วัสดุทนไฟ
เป็นสารเติมแต่งเพื่อปรับปรุงความต้านทานการกระแทกจากความร้อนและความแข็งแรงของวัสดุทนไฟอื่นๆ
ข้อดี: ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ (8×10⁻⁶/℃) และทนต่อการกระแทกจากความร้อนได้ดี
4. ไบโอเซรามิกส์
สำหรับทันตกรรมและรากฟันเทียมกระดูก
คอรันดัมสีขาวที่มีความบริสุทธิ์สูง (เช่น Al₂O₃ 99.5%) ใช้สำหรับข้อเทียมและรากฟันเทียม ซึ่งมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีเยี่ยมและไม่มีการปฏิเสธ
ข้อดี: พื้นผิวสำเร็จสูง (Ra<0.02μm) ลดความเสียหายจากการเสียดสีของเนื้อเยื่อ
5. เซรามิกออปติคอลและโปร่งใส
หลอดไฟโซเดียมแรงดันสูง
เซรามิกอะลูมินาโปร่งใส (อัตราการส่งผ่าน>95%) ใช้สำหรับการให้แสงสว่างที่มีความสว่างสูง และทนต่อการกัดกร่อนของไอโซเดียมที่อุณหภูมิสูง
วัสดุหน้าต่างเลเซอร์
เซรามิกคอรันดัมสีขาวมีการส่งผ่านแสงที่ดีในช่วงอัลตราไวโอเลตถึงอินฟราเรด
กระบวนการสำคัญ: ต้องใช้ผงละเอียดมาก (ขนาดอนุภาค <0.1μm) และการเผาสูญญากาศเพื่อให้ได้ความหนาแน่นสูง
6. เซ็นเซอร์เซรามิก
เมทริกซ์เซ็นเซอร์ก๊าซ/ความชื้น เซรา
มิกคอรันดัมสีขาวที่มีรูพรุนใช้เป็นตัวพาเพื่อโหลดวัสดุที่มีความอ่อนไหว (เช่น ZnO, SnO₂) โดยใช้ประโยชน์จากความเสถียรและพื้นที่ผิวจำเพาะที่สูง
ข้อดี: ความเฉื่อยทางเคมี หลีกเลี่ยงปฏิกิริยาระหว่างเมทริกซ์และวัสดุที่อ่อนไหว
7. การใช้งานฟังก์ชันอื่น ๆ
ตัวเร่งปฏิกิริยา
Al₂O₃ ที่มีรูพรุนซึ่งมีพื้นที่ผิวจำเพาะสูง ใช้ในการฟอกไอเสียรถยนต์ (เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยาสามทาง)
วัสดุป้องกันอุตสาหกรรมนิวเคลียร์
ดูดซับรังสีนิวตรอนและทนต่อการฉายรังสีที่อุณหภูมิสูง
จุดสำคัญของกระบวนการ
เตรียมผง: จำเป็นต้องควบคุมการเปลี่ยนแปลงผลึก α-Al₂O₃ (โดยปกติได้มาจากการเผาอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์หรืออะลูมิเนียมซัลเฟต)
สารช่วยเผา: เติม MgO (0.1%~0.5%) เพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชที่ผิดปกติและปรับปรุงความหนาแน่น
เทคโนโลยีการขึ้นรูป: การกดแห้ง การกดแบบไอโซสแตติก หรือการฉีดขึ้นรูป เลือกตามความซับซ้อนของส่วนประกอบ